膜之间的金属膜的总称。势皇金属大多使用与其它材料的反应性低的材料，该材料与母材(金属膜和被接触膜)相互之间的紧密接合性好且熔点高。作为这样的势皇金属，已知有钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、钛钨(TiW)、钼(Mo)等，但是作为铝(Al)的势皇金属，氮化钛(TiN)最为理想。势皇金属膜6的环宽度Lfp3与第一场板4 (多晶硅膜)的环宽度Lfpi大致相同等同于第一场板4间的间隔与势皇金属膜6间的间隔大致相同。势皇金属膜6的厚度优选设为50nm以上且300nm以下左右的范围内。其理由是，如果势皇金属膜6过厚则无法利用蚀刻进行微细的图案加工，如果过薄则在膜的形成时受到制造偏差的影响。
[0048]在势皇金属膜6之上形成有例如由Al-Si (1.5% )合金构成的铝合金膜作为第二场板7。第二场板7也可以与活性区域101中的电极膜(例如主电极:未图示)同时形成。作为第二场板7的铝合金膜与势皇金属膜6导电接触。第二场板7的厚度优选厚到例如5 μπι以上左右。其理由如下。在与第二场板7同时地形成活性区域101的主电极的情况下，在活性区域101形成的由Al-Si (1.5%)合金构成的铝合金膜(主电极)为了与外部连接端子等连接而通过铝线进行接合连接。是为了吸收由于该引线接合的超声波接合时的冲击，而需要使与铝线接合连接的主电极的厚度厚到5 μπι以上。另外，第二场板7的环宽度Lfp2比第一场板4的环宽度Lfpi窄。其理由如下。由于第二场板7厚达5 μπι以上的厚度，因此需要进行图案加工时的侧蚀量多的湿蚀刻。因此，第二场板7的环宽度Lfp2与通过干蚀刻进行图案加工的第一场板4的环宽度Lfpi相比变窄。
[0049]接着，对使势皇金属膜6的环宽度Lfp3为与第一场板4的环宽度Lfpi大致相同的宽度进行说明。图5是表示势皇金属膜6的环宽度Lfp3相对于第一场板的环宽度Lfpi的比(以下设为LFP3/LFP1的比)与第一场板4间附近的电场强度之间的关系的特性图。图5的横轴示出LFP3/LFP1的比。图5的纵轴以LFP3/LFP1的比为I的情况下(即，Lfp3= Lfpi)的第一场板4间的电场强度为基准(=1.0倍)示出与LFP3/LFP1的比对应的第一场板4间的电场强度的倍率。从图5所示的结果可知，势皇金属膜6的环宽度Lfp3越小于第一场板4的环宽度Lfpi，则电场强度越大(例如，在LFP3/LFP1= 0.4的情况下，第一场板4间的电场强度为大约1.9倍)。
[0050]另外，图4中示出在本发明的实施方式所涉及的半导体装置中在对活性区域101中的衬底正面侧的pn主结(以下仅设为pn主结)施加了反向偏压的情况下的施加于第一场板4间的电场的等电位线分布。作为比较，图3中示出在以往的半导体装置(即，没有设置势皇金属膜6的结构:参照图2)中在对活性区域201的pn主结施加了反向偏压的情况下的第一场板4间的电场的等电位线分布。图3是表示对以往的半导体装置的pn主结施加反向偏压的情况下的边缘终端区域内的电场的等电位线分布的截面图。图4是表示对本发明的实施方式所涉及的半导体装置的pn主结施加反向偏压的情况下的边缘终端区域内的电场的等电位线分布的截面图。
[0051]如果将图3、图4的等电位线分布进行比较则可以获知，在图4的实施方式所涉及的半导体装置中用圆形虚线包围的区域内的等电位线的间隔比在图3的以往的半导体装置中用圆形虚线包围的区域内的等电位线的间隔宽。即，可知在图4的实施方式所涉及的半导体装置中缓和了第一场板4间的电场强度的集中。
[0052]虽然在图1中没有示出，但是第一场板4和第二场板7通过各个保护环2的省略图示的部分(例如，形成大致环状的平面形状的保护环2的角部)相互导电接触。因此，第一、第二场板4、7均与保护环2的表面成为等电位。
[0053]根据以上说明的实施例，在边缘终端区域中，在第一场板上隔着层间绝缘膜设置环宽度与第一场板的环宽度相同的势皇金属膜，在该势皇金属膜上设置与势皇金属膜导电接触的第二场板，由此即使在第二场板的厚度比第一场板的厚度厚且第二场板间的间隔比第一场板间的间隔宽的情况下，也能够与以往相比减小第一场板的电场强度。由此，能够提高针对外来电荷的屏蔽效果。因而，能够提供一种具备可靠性高的边缘终端结构的半导体
目.ο
[0054]在以上内容中，本发明不限于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变更。例如活性区域的元件结构能够与设计条件等相应地进行各种变更，本发明能够应用于IGBT、FWD、MOSFET等中。另外，在各实施方式中，虽然没有记载半导体衬底和半导体区域的导电型(η型、P型)，但是半导体衬底和半导体区域的导电型能够与活性区域的元件结构相应地进行各种变更。
[0055]产业h的可利用件
[0056]如以上那样，本发明所涉及的半导体装置对于具备以包围活性区域的周围的方式设置并通过缓和衬底正面侧的电场来保持耐压的边缘终端结构的功率半导体装置是有用的。
[0057]附图标记说曰月
[0058]1:半导体衬底；2:保护环；3:场绝缘膜；4:第一场板；5:层间绝缘膜；6:势皇金属膜；7:第二场板；8:聚酰亚胺膜；100:边缘终端区域；101:活性区域；LFP1:第一场板的环宽度山FP2:第二场板的环宽度；LFP3:势皇金属膜的环宽度。
【主权项】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备: 活性区域，其被设置在半导体衬底的一个主面侧； 边缘终端区域，其包围上述活性区域的周围；以及 电场缓和机构，其在上述边缘终端区域中包括被设置在上述半导体衬底的一个主面的表面层的多个保护环和被设置在上述保护环上且与上述保护环等电位的场板， 其中，上述场板包括: 第一场板，其被设置在上述保护环的表面；以及 第二场板，其被隔着层间绝缘膜设置在上述第一场板上，以比上述第一场板间的间隔宽的间隔配置，且厚度比上述第一场板的厚度厚， 在上述第二场板与上述层间绝缘膜之间具有与上述第二场板导电接触的势皇金属膜， 上述势皇金属膜间的间隔与上述第一场板间的间隔大致相等。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 上述势皇金属膜以熔点比上述第二场板的熔点高的金属作为主要成分。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于， 上述势皇金属膜以钛、氮化钛、钽、氮化钽、钛钨、钼中的任一个作为主要成分。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 上述势皇金属膜的厚度为50nm以上且300nm以下。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 上述层间绝缘膜的厚度在工艺所容许的范围内厚。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 上述第一场板是多晶硅膜。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于， 上述第一场板的厚度为I ym以下。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 上述第二场板以含铝和硅的金属作为主要成分。
9.根据权利要求1?8中的任一项所述的半导体装置，其特征在于， 上述第二场板的厚度为5 μπι以上。
【专利摘要】包围活性区域(101)周围的边缘终端区域(100)具有电场缓和机构，该电场缓和机构包括保护环(2)、与保护环(2)接触的第一场板(4)以及以夹持层间绝缘膜(5)的方式设置在第一场板(4)上的第二场板(7)。第二场板(7)的厚度比第一场板(4)的厚度厚。第二场板(7)之间的间隔比第一场板(4)之间的间隔宽。在第二场板(7)与层间绝缘膜(5)之间设置有与第二场板(7)导电接触的势垒金属膜(6)。势垒金属膜(6)之间的间隔与第一场板(4)之间的间隔相等。由此，即使具备第一、第二场板(4、7)的结构也能够提高针对外来电荷的屏蔽效果。
【IPC分类】H01L29-41, H01L29-06
【公开号】CN104662667
【申请号】CN201380047787
【发明人】阿形泰典, 椎木崇, 曹大为
【申请人】富士电机株式会社
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月21日
【公告号】EP2927961A1, US20150187870, WO2014084124A1